氮化硅晶须骨架增强环氧复合材料导热与介电性能

含有高导热系数的环氧树脂复合材料在电子封装和电气设备领域具有广泛的应用前景,但复合材料导热性能的提升往往伴随介电性能的劣化。该文旨在解决环氧复合材料热性能与介电性能之间的矛盾。以氮化硅晶须(Si_(3)N_(4w))和气相二氧化硅(SiO_(2))为原料,通过改进后的聚苯乙烯(polystyrene,PS)模板法制备得到坚固、多孔且绝缘的Si3N4w骨架,在真空浸渍后得到环氧复合材料并研究其热性能。同时,在不同电场强度(10^(3)~10^(6) V/m)与温度范围下系统研究复合材料的介电性能。结果表明,含有Si3N4w骨架的复合材料在7.80%的低填料负载下获得1.05 W/(m·K)的导热系数,相比纯环氧提升525%。得益于绝缘骨架,复合材料在120℃以下保持介电常数低于5.5、损耗角正切低于0.05,表现出优良的介电性能。结果表明,复合材料介电常数与损耗角正切随电场强度的上升而有小幅度上升,这源于电场强度增大时材料极化增强;同时,两者均随温度上升而增加,并在玻璃化转变温度附近出现跃升,其绝缘性能失效。该文结果可为解决环氧复合材料热性能与介电性能的矛盾提供新的思路。